五种IO模型

  1. 在网络环境下，通俗的讲，将IO分为两步：
    （1）等；
    （2）数据搬迁
  2. 因此如果想要提高IO效率，需要将等的时间降低。
  3. 五种IO模型包括：阻塞IO、非阻塞IO、信号驱动IO、IO多路复用以及异步IO

阻塞IO(blocking I/O)

  1. 在内核将数据准备好之前，系统调用会一直等待所有的套接字，默认的是阻塞方式
  2. fd=connect();
write(fd);
read(fd);
close(fd);

    程序的read必须在write之后，当write阻塞住了，read就不能执行下去，一直处于等待状态

非阻塞IO

  1. 每次客户询问内核是否有数据准备好，即文件描述符缓冲区是否就绪。当有数据报准备好时，就进行拷贝数据报操作。当没有数据报准备好时，也不阻塞程序，内核直接返回未就绪的信号，等待用户程序的下一个轮询
  2. 轮询对于CPU来说是较大的浪费，一般只有在特定的场景下使用

信号驱动IO

  1. 信号驱动IO模型，应用进程告诉内核：当有数据报准备好的时候，给我发送一个信号，对SIGIO信号进行捕捉，并且调用我的信号处理函数来获取数据报。

IO多路复用

  1. IO多路复用使用select、poll和epoll函数实现
  2. 这些函数有一个集合是文件描述符集合，对这些文件描述符进行循环监听，当某个文件描述符就绪时就对这个文件描述符进行处理
  3. select、poll和epoll函数只负责等，recvfrom只负责拷贝，IO多路复用属于阻塞IO，但可以对多个文件描述符进行监听，所以效率较阻塞IO的高。

异步IO

  1. 当应用程序调用aio_read时，内核一方面去取数据报内容返回，另一方面把程序控制权还给应用进程，应用进程继续处理其他事情，是一种非阻塞状态。
  2. 当内核中有数据报就绪时，由内核将数据报拷贝应用到应用程序中，返回aio_read中定义好的函数处理程序。
  3. 很少有Linux系统支持异步IO模型，Windows的IOCP就是异步IO模型。
  4. 综上，阻塞程度：阻塞IO>非阻塞IO>多路复用IO>信号驱动IO>异步IO，效率由低到高。

epoll原理

  1. 调用顺序： 
     int epoll_create(int size);
 int epoll_ctl(int epfd,int op,int fd,struct epoll_event *event);
 int epoll_wait(int epfd,struct epoll_event *events,int maxevents,int timeout);
  2. 首先创建一个epoll对象，然后使用epoll_ctl对这个对象进行操作，把需要监控的描述添加进去，这些描述如将会以epoll_event结构体的形式组织成一棵红黑树，接着阻塞在epoll_wait，加入大循环，当某个fd上有事件发生时，内核会把对应的结构体放入到一个链表中，返回有事件发生的链表。